DE19636976A1

DE19636976A1 - Betätigungsstange für ein medizinisches, insbesondere endoskopisches Instrument

Info

Publication number: DE19636976A1
Application number: DE19636976A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Heimberger; Uwe Schaumann
Original assignee: Richard Wolf GmbH
Current assignee: Richard Wolf GmbH
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1998-03-26
Anticipated expiration: 2016-09-13
Also published as: US5919205A; DE19636976C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsstange für ein medizini sches, insbesondere endoskopisches Instrument, mit den im Ober begriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Betätigungsstangen dieser Art, die beispielsweise in endoskopi schen Zangen Anwendung finden, übertragen Zug- und Druck kräfte von einer proximalseitig angeordneten Handhabe zu einem distalseitig angeordneten Werkzeug, beispielsweise den Maulteilen einer endoskopischen Zange. Aus Gründen der Hygiene ist es häufig wünschenswert, das Instrument mehrteilig aufzubauen, so daß es zu Reinigungszwecken schnell und einfach auseinander genommen und später wieder zusammengesetzt werden kann. Ein mehrteiliger Aufbau ist insbesondere bei der in der Regel inner halb eines Schaftes geführten Betätigungsstange problematisch, da die hierfür bekannten Formschlußverbindungen in Form üblicher Gewindeverbindungen entweder radial ausladend bauen oder aber den wirksamen Querschnitt der Betätigungsstange erheblich ver ringern, was in der Praxis durch die aufgrund der Gewindean bringung hervorgerufene Kerbwirkung noch verstärkt wird. Ins besondere bei dünnen Betätigungsstangen sind derzeit keine brauchbaren Formschlußverbindungen bekannt, so daß in der Regel auf stoffschlüssige Verbindungen, das heißt Schweißen oder Kleben zurückgegriffen werden muß. Die Klebverbindung scheidet in der Regel aus, da die erforderliche Festigkeit insbesondere nach mehrmaliger Sterilisationsbehandlung häufig nicht gewähr leistet werden kann. Bei Schweiß- oder Lötverbindungen stellen sich dann Probleme ein, wenn nicht oder nur schwer miteinander verbindbare Werkstoffe eingesetzt werden, beispielsweise einer seits Edelstahl und andererseits eine Nickel-Titanlegierung (Me mory Metall) oder beispielsweise Stahl und Kunststoff.

Aus US-PS-3,220,757 sowie US-PS-5,439,309 sind Formschlußver bindungen allgemeinster Art bekannt, die durch ineinandergrei fende Verzahnungsprofile gebildet sind. Die dort offenbarten Formschlußverbindungen sind auch beispielsweise für Stangen anwendbar, wobei ein federvorgespannter Überwurf vorgesehen ist, der die Verzahnungsprofile in radialer Richtung formschlüssig sichert. Dieser radial vergleichsweise auftragende Überwurf macht die Verbindung für schlanke, endoskopische Instrumente ungeeig net. Auch sind die dort beschriebenen Formschlußverbindungen recht labil. Durch die Profilanordnung im Bereich der Längsmit telachse erfolgt eine Reduzierung des wirksamen Stangenquer schnittes auf etwa die Hälfte. Darüberhinaus ist durch die Ver zahnungsanordnung quer zur Längsachse eine hohe Kerbwirkung gegeben. Die dort beschriebenen Formschlußverbindungen sind daher für den Einsatz als Betätigungsstange für ein endoskopi sches Instrument weniger geeignet.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsstange zu schaffen, die mehrteilig und gegebenen falls aus unterschiedlichen Werkstoffen aufgebaut ist, zugleich eine geringe radiale Baugröße aufweist und hohe Zug- und/oder Druckkräfte übertragen kann. Die Betätigungsstange soll darüber hinaus kostengünstig und einfach in der Herstellung und Montage sein.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die in Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Demgemäß sieht die Erfindung also vor, die zueinander weisenden stirnseitigen Enden der Teilstangen abzuschrägen und mit einem Verzahnungsprofil zu versehen, so daß die Teilungsebene nicht wie bei Gewindeverbindungen üblich quer zur Längsachse, son dern schräg zur Längsachse der Betätigungsstange verläuft. Die Verzahnungen der Profile sind bevorzugt so ausgebildet und an geordnet, daß ihre Erhebungen im wesentlichen quer zu einer schrägen Ebene gerichtet sind. Bei geeigneter Wahl des Winkels der schrägen Ebene - dieser sollte möglichst flach sein - sowie des Verzahnungsprofils können mit dieser Formschlußverbindung in Richtung zur Längsachse der Betätigungsstange insbesondere auch Zugkräfte übertragen werden, die nahezu denen entsprechen, die bei vollem Schaftquerschnitt übertragbar sind. Mit der erfindungs gemäßen Formschlußverbindung können also bei vergleichsweise kleinem Querschnitt wesentlich höhere Kräfte übertragen werden als mit denen aus US-PS-3,220,757 oder US-PS-5,439,309 bekann ten.

Wenn die Betätigungsstange, wie dies bei endoskopischen Instru menten üblich, mit nur geringem Spiel axial beweglich innerhalb eines Schaftes geführt ist, dann kann der Schaft die Sicherung der Formschlußverbindung in radialer Richtung, also zur Längsachse bilden, so daß beim Entfernen der Betätigungsstange aus dem Schaft diese in ihre Teilstangen zerlegbar ist.

Wenn es jedoch nicht um die Demontierbarkeit, sondern aus schließlich um die Verbindbarkeit unterschiedlicher Werkstoffe bei geringem Außendurchmesser geht, dann kann es zweckmäßig sein, den Bereich dieser sich schräg überlappenden mit Verzah nungsprofil versehenen Stirnflächen durch ein Mantelrohr zu überdecken, das die Teilstangen in diesem Bereich möglichst spielfrei umgibt. Wenn es auf die Lösbarkeit der Verbindung nicht ankommt, wird dieses Mantelrohr vorteilhaft durch Kleben auf der Betätigungsstange festgelegt. Diese Klebverbindung ist großflächig und in der Praxis kaum belastet, so daß die sonst für Klebver bindungen schädigenden Sterilisierungsvorgänge praktisch keine Wirkung zeigen. Zum Ausgleich von Belastungsspitzen können im übrigen auch die Verzahnungsprofile miteinander zusätzlich durch Kleben verbunden werden.

Die Profile selbst können beispielsweise wellenförmig oder säge zahnförmig ausgebildet sein. Eine steilere Ausbildung der Profil zahnflanken wird in der Regel dann gewählt werden, wenn die Teilstangen in radialer Richtung mit wenn auch geringem Spiel durch einen Schaft gesichert sind. Je steiler und je höher die Profilflanken sind, desto größer ist das zulässige radiale Spiel der umgebenden Führung und desto kleiner sind die übertragbaren Kräfte in Richtung der Längsachse der Stange. Umgekehrt werden daher flache, wellenförmige Profile bei den Ausführungen zu bevorzugen sein, bei denen der Verbindungsbereich der Teilstan gen möglichst spielfrei durch ein Mantelrohr umgeben ist. Dann können besonders hohe Kräfte übertragen werden.

Der Winkel der Teilungsebene, also der schrägen Ebene, in der die Verzahnungsprofile angeordnet sind, wird zwischen 10° und 40° Grad zur Längsachse der Betätigungsstange liegen, bevorzugt etwa in einem Bereich von 15° Grad dazu.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verzahnungsprofile der einen und der anderen Teilstange gleich ausgebildet sind, da diese dann auf derselben Maschine gefertigt werden können, ohne diese umstellen zu müssen.

Die erfindungsgemäße Formschlußverbindung eignet sich bevor zugt für Betätigungsstangen kleinen Durchmessers, insbesondere mit einem Durchmesser zwischen 0,5 mm und 1 mm, da es für diese Durchmesserbereiche bisher keine alternativen Formschluß verbindungen überhaupt gibt.

Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung liegt darin, die Betäti gungsstange aus Teilstangen unterschiedlichen Materials aufbauen zu können. So kann beispielsweise eine Betätigungsstange aus drei Teilstangen bestehen, wobei die endseitigen Teilstangen wie üb lich aus Edelstahl bestehen und die dazwischen eingegliederte Teilstange aus einer hochelastischen Nickel-Titanlegierung be steht. Auf diese Weise kann in die Betätigungsstange eine Über lastsicherung integriert werden, ohne den Durchmesser spürbar zu vergrößern oder die endseitigen Werkstoffe daran anpassen zu müssen. Es wird in diesem Zusammenhang insbesondere auf DE-A-43 13 903 verwiesen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt den Verbindungsbereich zweier Teil stangen der erfindungsgemäßen Betätigungsstange,

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine endoskopische Zange in Seitenansicht und Teilschnitt und

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch den Zangenschaft im Bereich der Verbindung der Teil stangen der Betätigungsstange.

In Fig. 1 ist eine Betätigungsstange 1 gemäß der Erfindung darge stellt, die aus zwei Teilstangen 2 und 3 besteht. Die Betätigungs stange 1 ist innerhalb eines in Fig. 2 dargestellten endoskopischen Instrumentes 4 angeordnet. Bei dem in Fig. 2 dargestellen endo skopischen Instrument handelt es sich um eine Zange, die zur Betätigung von distalseitig angeordneten Maulteilen 5, 6 mit einer Betätigungsstange 1 versehen ist. Diese Betätigungsstange 1 ist in Richtung ihrer Längsachse 9 verschiebbar in einem Schaft 7 des endoskopischen Instrumentes 4 geführt, so daß durch Betätigung des proximalen Handhabenteils die Maulteile 5 und 6 bewegt werden, in dem die Betätigungsstange 1 innerhalb des Schaftes verschoben wird.

Die durch die Betätigung des endoskopischen Instrumentes 4 auf die Teilstange 2 einwirkenden Kräfte werden durch die sich im formschlüssigen Eingriff mit der Teilstange befindliche Teilstange 3 übertragen, die in an sich bekannter Weise mit den Maulteilen 5 und 6 schwenkbewegbar verbunden ist.

Die Verbindung der Teilstangen 2 und 3 erfolgt über ineinander greifende Verzahnungsprofile 10, die an den zueinander weisenden und schräg zu Längsachse 9 angeordneten Stirnseiten der Teil stangen 2 und 3 vorgesehen sind. Bei der dargestellten Ausfüh rungsform sind die Profile wellenförmig, so daß sie im Längs schnitt etwa sinusförmig verlaufen. Die zueinander weisenden, die Profilverzahnungen 10 aufweisenden Stirnseiten liegen im wesent lichen in einer Ebene 8, die im spitzen Winkel α von 15° Grad zur Längsachse 9 angeordnet ist. Die Verzahnungsprofile sind so ausgebildet, daß eine Erhebung 12 bündig in die dazu gegenüber liegende Vertiefung des Gegenprofils eingreift. Anstelle der wel lenförmigen Profilierung kann auch eine sägezahnähnliche oder andere geeignete Profilierung vorgesehen sein. Je nach verwende ter Profilverzahnung ist gegebenenfalls auch der Winkel α anzu passen.

Da die Flanken jeder Erhebung 12 schräg zur Längsachse 9 der Betätigungsstange 1 gerichtet sind, ergibt sich im Belastungsfall (Druck- oder Zugkraft in Richtung der Längsachse 9) auch eine Querkraft, welche im wesentlichen radial zur Längsachse 9 gerich tet ist. Um zu vermeiden, daß die Teilstangen durch diese Quer kraft radial auseinanderdriften und damit auch ihren Formschluß in Achsrichtung verlieren, muß die Betätigungsstange 1 zumindest im Bereich der Teilungsebene 8 gegen radiales Ausweichen gesi chert werden. Dies kann durch den Schaft erfolgen, in dem die Stange 1 geführt ist oder aber wie bei der dargestellten Ausfüh rungsform durch ein Mantelrohr 11, das die Teilstangen 2 und 3 im Bereich dieser Formschlußverbindung möglichst eng anliegend umgibt. In Fig. 3 ist erkennbar, wie diese mit Mantelrohr 11 gesicherte Formschlußverbindung innerhalb des Instrumentenschaf tes 7 mit Spiel liegt.

Dies wiederum bedingt, daß in der Regel im Bereich der Form schlußverbindung der Teilstangen 2 und 3 kein Kraftschluß zwi schen der Betätigungsstange und dem Mantelrohr 11 gegeben ist, weshalb das Mantelrohr 11 dort durch Kleben mit der Betäti gungsstange verbunden ist. Diese großflächige Klebung dient ausschließlich zum Fixieren des Mantelrohres an der gewünschten Stelle der Zugstange 1. Im übrigen kann durch geeignete Wahl des Klebstoffes (Schmelzklebstoff, durch Lösungsmittel angreif barer Klebstoff) das Mantelrohr 11 bei Bedarf durch Lösen der Klebverbindung entfernt und die Formschlußverbindung zwischen den Teilstangen gelöst werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist, wie aus Fig. 1 ersicht lich, das Verzahnungsprofil beider Teilstangen 2 und 3 identisch ausgebildet. Die Teilstangen 2 und 3 sind um 180° Grad gedreht zueinander angeordnet, wobei die beiden Verzahnungsprofile formschlüssig und bündig ineinandergreifen. Auf diese Weise können die Verzahnungsprofile auf derselben Maschine mit der derselben Grundeinstellung hergestellt werden.

Bezugszeichenliste

1 Betätigungsstange
2 Teilstange
3 Teilstange
4 Endoskopisches Instrument
5 Maulteil
6 Maulteil
7 Schaft
8 schräge Ebene
9 Längsachse
10 Verzahnungsprofil
11 Mantelrohr
α Winkel
12 Erhebungen

Claims

1. Betätigungsstange für ein medizinisches, insbesondere endo skopisches Instrument (4), welche aus mindestens zwei Zug- und/- oder Druckkräfte übertragenden Teilstangen (2, 3) besteht, die an ihren zueinander weisenden Enden mindestens in Richtung ihrer Längsachse (9) formschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zueinander weisenden stirnseitigen Enden der Teilstangen (2, 3) schräg zur Längsachse (9) liegen und mit formschlüssig ineinandergreifenden Verzahnungsprofilen (10) versehen sind.

2. Betätigungsstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (12) der Verzahnungsprofile (10) im wesentli chen quer zu einer Ebene (8) gerichtet sind, die schräg zur Längs achse (9) liegt.

3. Betätigungsstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die schräge Ebene (8) einen Winkel α von 10° bis 40° Grad, vorzugsweise von etwa 15° Grad zur Längsachse (9) der Betätigungsstange (1) aufweist.

4. Betätigungsstange nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die an den zueinander weisen den stirnseitigen Enden der Teilstangen (2, 3) vorgesehenen Ver zahnungsprofile (10) wellenförmig sind.

5. Betätigungsstange nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die an den zueinander weisen den stirnseitigen Enden der Teilstangen (2, 3) vorgesehenen Ver zahnungsprofile (10) sägezahnförmig sind.

6. Betätigungsstange nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungsprofile (10) an den zueinander weisenden Enden beider Teilstangen (2, 3) gleich ausgebildet sind.

7. Betätigungsstange nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungsprofile (10) an den zueinander weisenden Enden beider Teilstangen (2, 3) kom plementär zueinander ausgebildet sind.

8. Betätigungsstange nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstangen (2, 3) im Be reich der Verzahnungsprofile (10) durch ein Mantelrohr (11) umgeben sind.

9. Betätigungsstange nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr (11) durch Kleben mit den Teilstangen (2, 3) verbunden ist.

10. Betätigungsstange nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstangen (2, 3) im Be reich ihrer Verzahnungsprofile (10) miteinander durch Kleben verbunden sind.

11. Betätigungsstange nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstangen (2, 3) einen Durchmesser von 0,5 mm bis 1 mm aufweisen.

12. Betätigungsstange nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstangen (2, 3) aus unter schiedlichen Werkstoffen bestehen.